北山花岗岩渗透特性试验研究与细观力学分析

摘要：

甘肃北山是我国高放废物深地质处置的预选场址，其花岗岩具有完整性及均匀性好、孔隙率及渗透率低等重要特点。采用气体瞬态压力脉冲法测试不同围压下北山花岗岩在三轴压缩过程中的渗透率变化特征。结合花岗岩在偏应力演化过程中微裂纹的萌生、扩展机制以及应力-应变曲线的变化特征分析，采用细观力学方法研究北山花岗岩在三轴压缩过程中渗透率的演化机制。分析结果表明：(1)北山花岗岩的初始渗透率在10-19 m2量级，对应于应力-应变曲线，其渗透率曲线随着偏应力增加总体呈现出下降段、水平段、稳定增长段以及急剧上升段的变化特征；(2)初始微裂纹的压缩闭合可导致试样的渗透率下降约1个数量级，峰前破坏时渗透率的增幅可达2～3个数量级，围压从5 MPa增大至10 MPa可导致渗透率减小1个数量级；(3)细观力学模型的计算值与试验值吻合良好，北山花岗岩试样的宏观力学响应及渗透特性与试样内部微裂纹的细观结构特征及连通性的变化密切相关，岩石渗透率变化和损伤演化具有良好的一致性，且损伤的发育可导致渗透率呈现较弱的各向异性特征。研究成果对于我国高放废物深地质处置工程中围岩的开挖扰动机制、渗透特性演化规律以及处置库系统的性能评价具有重要意义。

关键词：岩石力学、北山花岗岩、瞬态压力脉冲法、渗透特性、损伤演化、细观力学分析

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目2011CB013503；国家优秀青年科学基金项目51222903；国家自然科学基金面上项目51179136

在线出版日期：2014-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2200-2209